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自然有热力学的定律来保证,费米悖论呢?

来源:未解之谜网时间:2017-09-22 20:58:16编辑:最记录: 手机版

对中国的科幻迷来说,过去的2015年是不平凡的一年。刘慈欣先生的小说《三体》英文版终于为中国人捧回了科幻界的圣杯。与此同时,《三体》系列小说中的许多概念与设定,比如三体问题、黑暗森林状态、维度打击等,都在网络上引发了广泛议论。透过这些议论,细心的读者不难发现那一条隐藏在整部小说背后的著名的科学悖论。费米悖论对科幻界来说它就像是一个白洞,能够不断吐出激动人心的文学点子;而在科学界,它更像是一个黑洞,盘踞在人类文明的前方,使我们无法看清自身遥远的未来。

费米悖论其实是一个早已存在的命题。早在1950年,著名的美籍意大利物理学家恩里克·费米在与人讨论飞碟和外星人的问题时,突然冒出这样一句话:Where are they? (它们都在哪儿?)要理解这个疑问的来由的确要费些口舌。在物理学界,费米先生一向以惊人的估算能力闻名,这为他留下了诸多逸闻趣事,比如,估算芝加哥有多少位调琴师,或者根据原子弹爆炸时产生的声浪吹动纸片的距离估算原子弹当量等。正是凭借出色的估算能力,费米才脱口问出了那句话。他当时意识到的问题是:银河系的尺寸只有区区10万光年,而它的年岁已有100亿年。智慧文明哪怕以光速的千分之一对整个星系展开探索和殖民,也只需要1亿年(实际上人类已经具备了这样的航行技术)。然而,所有的地质学和古生物学发现都证实地球的生物圈已经自行进化和繁衍了数十亿年,其间极少受到来自外界的干扰(恐龙的灭绝应该算一个)。作为物理学家的费米显然无法接受这样一个矛盾,他觉得一定是哪里搞错了。

究竟是哪里搞错了呢?这便是60多年来科学家一直试图回答的疑问。如今,我们列举了形形色色的可能性,却没有一种得到观测的证实。从某种程度上讲,这是科幻文学的幸运,因为它的每一种解决方案都可以催生出一大类科幻小说。刘慈欣先生给出的答案是:智慧文明彼此处在一种缺乏交流和信任的黑暗森林状态。作为一名铁杆《三体》迷,笔者承认这的确是一个能够孕育出好故事的设定,但仅此而已。从现代天文学的角度看,这样的设定站不住脚。要知道,从遥远的地方判定一颗恒星是否孕育出了高等智慧文明其实是一件相对容易的事情。受制于热力学第二定律,文明要生存下去必然消耗大量的能源,而大规模的能量攫取手段(例如戴森球)难免会影响其所在恒星的光谱模式。即使是人类这样的初等文明建立的天文台(比如中国的郭守敬望远镜),也能够同时测量数以千计的恒星光谱,并据此建立起完备的数据库。此外,恒星物理学是一门相对成熟的学科,它差不多可以解释我们接收到的任何恒星的光谱类型。相关工作与计算机结合后,自动化程度极高,完全无须人力介入。还有,美国航空航天局在早已报废的开普勒空间望远镜的数据库里发现了许许多多的类地行星,这些行星不仅在体积和质量上与地球接近,而且也运行在母恒星的宜居带内。考虑到开普勒空间望远镜仅仅考察了银河系的冰山一角,且手段单一、灵敏度差,银河系中的类地行星的数目岂不是多得可怕?于是,这样两个截然矛盾的天文发现令费米悖论变得更加古怪和费解。这就好像我们在懵懂之间误闯了一间屋子,那里本该有许多人,此刻却一个人也没有。身处这样一间神秘的屋子,我们一定也会脱口而出那句话:“他们都在哪儿?”

也许,作为费米悖论最直接的推论,承认我们的宇宙的确处于某种大寂静的状态是符合奥卡姆剃刀定律的。后者指出:任何不利于此推论的结论都将逼迫我们做出某些额外的假设,而这些额外的假设将在数学上大大降低那些结论的可靠性。比如《三体》里的黑暗森林假设,它给出了一幅貌似处于“大寂静”状态、实则拥挤不堪的外星文明观。为此,刘慈欣先生给出的额外假设是猜疑链和技术爆炸。我们暂且不论这两个假设在外星文明间的可靠性有多高,单就技术爆炸这个概念而言,就带有浓浓的西方科技发展史的味道。

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